船舶電氣自動(dòng)化的發(fā)展及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)

黃 丞

（上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海 200000）

1 前言

當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，取得了舉世矚目的成績(jī)，而我國(guó)的船舶工業(yè)也與時(shí)俱進(jìn)，取得了較快地發(fā)展。領(lǐng)海安全以及航海能力的重要表現(xiàn)在于船舶所起到的重要作用,對(duì)于船舶來(lái)說(shuō)，其能力的重要體現(xiàn)在于其電氣化的水平。我國(guó)船舶工業(yè)通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù),在電氣自動(dòng)化程度、性能和技術(shù)水平通過(guò)方面有了較大地提升，很多設(shè)備的電氣化水平已經(jīng)到了國(guó)際先進(jìn)水平。本文對(duì)技術(shù)進(jìn)步較快，并有著發(fā)展前景的船舶電氣設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，并對(duì)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行了初步的研究。

2 船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展情況

隨著信息技術(shù)的發(fā)展及通信技術(shù)及制造技術(shù)的發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)在各船舶工業(yè)得到了全面的應(yīng)用。在船舶駕駛、船舶機(jī)艙管理和裝貨等方面，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)全面的應(yīng)用。如在船舶主機(jī)遙控、機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警、泵浦控制、液位遙測(cè)和壓載控制、冷藏集裝箱監(jiān)控、自動(dòng)導(dǎo)航等功能上控制上應(yīng)用廣泛。根據(jù)船舶的種類(lèi)及設(shè)計(jì)的情況，船舶自動(dòng)化的程度也不盡相同。根據(jù)船舶設(shè)計(jì)的功能的要求來(lái)確定自動(dòng)化程度。如在設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，根據(jù)設(shè)計(jì)需要建立起綜合的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將工作母站與船舶上其他的分控制系統(tǒng)連接起來(lái)，采用高速傳輸技術(shù)，連接起分工作站，實(shí)現(xiàn)船舶綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。以達(dá)到對(duì)船舶上所配備設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制和操縱的功能要求。同時(shí)基于此系統(tǒng)，建立起對(duì)外通信設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸、電子郵件等各種通信手段，實(shí)行與執(zhí)行岸及與其他船舶間對(duì)話(huà)，借助現(xiàn)代化的工具以確保船舶航行的安全性。船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和報(bào)警功能，同時(shí)可對(duì)船舶的動(dòng)力系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、壓艙系統(tǒng)等進(jìn)行管理，可通過(guò)電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)泵和閥的控制、備用泵自動(dòng)操作燃油消耗記錄、貨物控制和監(jiān)測(cè)、水量計(jì)算等等管理功能。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)也會(huì)更加的完成，可實(shí)現(xiàn)全面的智能管理和可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)故障、保養(yǎng)和維修的智能化，保證安全、經(jīng)濟(jì)地操作。

3 我國(guó)船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的方向

（1）實(shí)現(xiàn)綜合化、系統(tǒng)化的監(jiān)控功能。在信息技術(shù)的推動(dòng)下，當(dāng)前船舶電氣設(shè)備已在向通用化、模塊化、系列化方向發(fā)展，借助信息化，船舶電氣在設(shè)計(jì)中，可實(shí)現(xiàn)規(guī)范化設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)操作過(guò)程中簡(jiǎn)捷方便，轉(zhuǎn)換靈活，通過(guò)屏幕軟件可完成操作。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控功能中，可簡(jiǎn)潔方便的實(shí)現(xiàn)的綜合監(jiān)控。

（2）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的功能。由于數(shù)字化技術(shù)與總線(xiàn)技術(shù)的成熟與廣泛應(yīng)用，已成為多種信號(hào)線(xiàn)的集合，在各模塊、部件間提供了非常標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)通道。使用雙層網(wǎng)構(gòu)建起來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，為了系統(tǒng)的可靠性的實(shí)現(xiàn)，在控制中采用冗余結(jié)構(gòu)，具體在實(shí)施中，將第一層作為數(shù)據(jù)采集與傳送網(wǎng)，第二層為控網(wǎng)，用數(shù)字化和高層次的自動(dòng)化技術(shù)取代了大量的人工操作，優(yōu)化了船員的工作環(huán)境，有效地提升了工作的績(jī)效。

（3）多學(xué)科的發(fā)展助推船舶電氣自動(dòng)化發(fā)展。在技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，學(xué)科之間的滲透與交叉應(yīng)用越來(lái)越廣泛，科技的發(fā)展使得人工智能和模糊技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，使船舶電氣自動(dòng)化的發(fā)展?jié)摿Ω泳薮螅瑫?huì)進(jìn)一步助力于船舶業(yè)的發(fā)展，帶來(lái)造船和航運(yùn)業(yè)的飛速發(fā)展。材料科學(xué)的應(yīng)用，制造工藝的進(jìn)一步完善，都推動(dòng)了船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。大功率半導(dǎo)體電力電子器件的進(jìn)一步發(fā)展，在材料、理論、機(jī)理及制造工藝和應(yīng)用技術(shù)等方面都有了突破性的進(jìn)展，沿著高可靠、節(jié)能型方向發(fā)展。進(jìn)一步推動(dòng)了船舶電氣自動(dòng)化的發(fā)展，在船舶控制技術(shù)中可編程序控制器和單片機(jī)將成為一種普便的控制方式。使用計(jì)算機(jī)技術(shù)監(jiān)控船舶也從集中型計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、分散型微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、集散型(分布式)多級(jí)、多微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)到智能式算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展。新技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)著船舶工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，在全智能控制自動(dòng)化、信息技術(shù)監(jiān)視、全面自動(dòng)化智能控制、衛(wèi)星通信方式導(dǎo)航、全球定位系統(tǒng)、船岸信息直接交流等方面都有了長(zhǎng)足的發(fā)展。

4 船舶電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）船舶電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)的可靠性。船舶電氣系統(tǒng)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)中，與元器件及系統(tǒng)等都有較大的關(guān)系，包括設(shè)計(jì)、制造與安裝的多個(gè)環(huán)節(jié)。在總體設(shè)計(jì)中，要減少船舶電氣設(shè)備的故障，以提高電氣系統(tǒng)的可靠性。船舶電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)中確保可靠性是首要把控的關(guān)鍵點(diǎn)，因此設(shè)備選型問(wèn)題是首先要認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題，要選擇質(zhì)量可靠的生產(chǎn)廠(chǎng)家的設(shè)備，并確定其有相應(yīng)的售后服務(wù)體系，能夠提供便捷及時(shí)的售后服務(wù)。

（2）船舶電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)的安全性。船舶電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要充分考慮安全性因素，在設(shè)計(jì)時(shí)要與安全性設(shè)計(jì)緊密結(jié)合。在不同電壓的電源插座，要考慮到防插錯(cuò)而損壞設(shè)備的措施。在人身安全方面，對(duì)設(shè)備的設(shè)置要確保外殼接地端子接地，避免設(shè)備外殼帶電。同時(shí)要在功能的設(shè)置上加入檢測(cè)功能，可進(jìn)行必要的自檢，并加裝監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置及保護(hù)裝置等，及時(shí)地對(duì)故障進(jìn)行預(yù)警提示，比如加入各種自動(dòng)聲光報(bào)警器。根據(jù)功能的可操作性，及時(shí)地將故障線(xiàn)路自動(dòng)切斷，以保護(hù)設(shè)備的完好。通過(guò)各種這些裝置能及時(shí)把設(shè)備的故障顯示出來(lái)，或及時(shí)切斷有故障的線(xiàn)路，保護(hù)設(shè)備的安全性，通過(guò)加裝自檢裝置，進(jìn)一步保證系統(tǒng)的安全性。

（3）船舶電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)的可維性。船舶電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)中要充分重視設(shè)備的可維性，如在總體設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮到船舶電氣設(shè)備的安裝位置及安裝基座形式，以方便其維修過(guò)程中拆裝及更換零部件。若安裝的位置不易維護(hù)，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)使系統(tǒng)的工作停頓，不利于進(jìn)行維修工作。同時(shí)要加強(qiáng)與設(shè)備制造廠(chǎng)商的溝通，心里反饋技術(shù)問(wèn)題，與其技術(shù)人員共同研究改進(jìn)方案，共同促進(jìn)船舶電氣系統(tǒng)的可維性。

可用性、可靠性、可維性是船舶設(shè)計(jì)工作中的三個(gè)要點(diǎn)，同時(shí)其之間也是相互促進(jìn)的，要在設(shè)計(jì)時(shí)，注重三方面的提高與改進(jìn)，促進(jìn)船舶電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)的發(fā)展。

[1]王占吉,劉明.淺談船舶電氣設(shè)備的管理和維修保養(yǎng)[J].世界海運(yùn),2005，(2).

[2]肖樂(lè)明.新式船舶電氣安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].船舶工程,2006，(2).

[3]趙躍平,王良秀.船舶電氣的發(fā)展與應(yīng)用[J].上海造船,2008，(4).

[4]王援朝.中小型船廠(chǎng)船舶電氣施工工藝淺述[J].造船技術(shù)，1992，（ 11）.

[5]陳冠洲.船用電力電纜的選擇與計(jì)算[J].船舶，1994，（ 4）.

[6]趙建立.曾芬芳,基于特征的船舶電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].造船技術(shù)，1996，（ 1）.

[7]肖樂(lè)明.船舶電力系統(tǒng)中高次諧波的探討[J].航海技術(shù)，1997，（ 5）.

[8]黃從武，陳少昌.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論在電力系統(tǒng)磁控制中的應(yīng)用[J].船電技術(shù)，1999，（ 2）.